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名家評論

天然氣供熱發電熱電聯產到底該不該推廣?

時間:2019-8-19 11:11:11   作者:韓   來源:投稿   評論:0
內容摘要:從整個電源結構上講,我國是希望有氣電廠的,但希望的是天然氣調峰電廠,而非天然氣熱電聯產”。隨著風電光伏這些不穩定不確定的可再生能源占比不斷增加,需要電網要有更強的調峰能力..
天然氣供熱發電熱電聯產項目到底該不該推廣?

中國工程院江億院士的觀點:“我國不應再發展天然氣熱電聯產了,要盡快停止。”這個觀點引起業界的一片嘩然,不僅直接關系到中國能源結構性轉型和供給側改革,也關系到中國應如何面對世界“百年之大變局”。

梳理江億院士反對天然氣熱電聯產的主要觀點,一是中國天然氣對外依存度過高,擔心能源安全;二是中國需要天然氣調峰電站,不需要發展熱電聯產;三是天然氣是稀缺資源,搞發電熱電得不償失;四是天然氣替代煤炭,煤炭怎么辦;五是天然氣價格昂貴,用的越少越好。

就這些觀點,一些業內專家有積極支持的,也有表示反對的。在文章中,江億院士的觀點得到工程院倪維斗院士、清華大學付林教授、中國電力企業聯合會理事長劉振亞、中海油研究總院規劃研究院綜合規劃資深工程師許江風的支持,他們都是我十分尊重的專家,實事求是地說這些觀點反映了各自層面和角度看到的問題。

天然氣供熱發電熱電聯產到底該不該推廣?


持不同意見的有江蘇省能源局氣電及分布式能源工程研究中心秘書長劉志坦、國務院發展研究中心資源與環境政策研究所研究員郭焦鋒、中國城市燃氣協會分布式能源專委會主任徐曉東等,他們針鋒相對的觀點也是有充足的數據支持和科學依據。

關于天然氣安全問題

江億院士的話:“去年我國已經超過日本成為世界第一大天然氣進口國,對外依存度超過40%,如果再升高,能源安全就會產生問題”。這確實是一個實實在在的矛盾,2018年中國的天然氣對外依存度實際上已經達到45.3%,今年上半年超過47%,而且還在快速增長,安全問題無法回避。

造成天然氣依存度持續上升的主要原因是什么?

是因為中國天然氣資源不足,還是油氣改革滯后?其實,中國的天然氣資源還是非常豐富的,常規天然氣資源量大約在56萬億方,根據自然資源部公布的數據,截至2017年,全國天然氣剩余技術可采儲量55220.96億方。這就是說根據已經掌握的資源情況,按照目前的技術可以開采的資源量為5.5萬億方。英國石油公司(BP)有一個非常權威的全球能源統計年鑒,根據今年公布的數據,依據地質和工程技術評估的中國2018年合理可采儲量為6.1萬億方,儲采比37.6年。頁巖革命讓美國實現能源獨立,天然氣不僅自給自足,而且開始大規模出口,不過美國的儲采比只有14.3年,2018年天然氣產量8318億方,可采儲量11.9萬億方。

中國非常規天然氣的資源潛力也非常巨大。中石化和中石油在四川盆地的頁巖氣開發都取得了突破性進展,我國是北美之外唯一掌握相關技術并實現商業開采的國家,目前已進入快速增長階段。2017年中石油在四川長寧、威遠、昭通三個地區投產210口井,產量30.6億方;2018年投產330口井,產量56億方,產能規模66億方;預計2020年投產820口井,產量將達131億方,產能150億方。中石化2017年在涪陵就已完成了銷量60億方,產能100億方的規模。涪陵頁巖氣田2020年的銷售目標將達130億方。從2014年9月開始,我國在不到4年的時間里,在四川盆地探明涪陵、威遠、長寧、威榮4個整裝頁巖氣田,累計新增探明地質儲量突破萬億方,產能達135億方,累計產氣225.8億方。依據資源評價,我國頁巖氣有利區的技術可采資源量21.8萬億方,目前探明率僅4.79%,資源潛力巨大。

中國天然氣主要矛盾不是沒有資源而是改革滯后。由于油氣市場化改革嚴重滯后,導致投資不足、創新不足、活力不足。正是因為自身的資源開發不利,才造成對外依存大。如果因為目前的對外依存高,而不發展天然氣應用,我們推進了油氣市場化改革,也會因為缺乏市場規模而無法引入更多的資金和技術投入,會繼續現在資源開發不出來的惡性循環。審視這些近年來成功的市場化改革,家電、手機、汽車,一開始全是外國產品,全是對外依存,隨著市場的擴大,中國的企業逐步發展起來,國產品牌就主導了市場。過去,在技術局限下,天然氣確實是一種較為稀缺的資源,是“巴黎香水”。但今天,隨著勘探開發技術進步,天然氣正在成為全球最豐富、很廉價、最優質的能源資源。供熱信息網了解到美國的頁巖革命已經使天然氣的發電的成本遠低于煤電,2017年美國燃煤火電上網電價相當于人民幣0.41-0.97元/千瓦時,而天然氣上網價格為0.28-0.53元/千瓦時。煤電的高位價格包含脫硫脫汞,而天然氣不存在這些問題。我們一定要動態的看問題,不能因為天然氣目前的安全壓力和價格昂貴,就放棄了這種未來更具競爭力的清潔能源。

能源安全問題是一個相對的矛盾。因為對于能源供應安全問題的擔心,我們就少用天然氣,不進口或少進口天然氣,這是一種線性思維。我們倡導“人類命運共同體”,推進“一帶一路”建設,沿線國家無論是陸上還是海上,天然氣是他們能夠與中國貿易交換的主要資源。如果我們不進口這些資源,他們就沒有資金購買中國商品,也沒有資金償還我們在當地建設基礎設施的貸款,就會成為“債務陷阱”。如果大家都與中國沒有了貿易往來,難道中國的安全就會更好嗎?習總書記在談到能源四個革命的同時,還提出了“全方位加強國際合作,實現開放條件下能源安全”,這就是找到了中國能源安全的鑰匙。任何人妄圖切斷中國的能源供應就會危及各國的經濟利益,就會遭到大家的共同抵制和反對。最近在美國制裁華為的問題上,大家就已經看到了這個趨勢,沒有幾個國家會因為美國一部分人的偏執犧牲自己的利益,最終讓美國的那些極端人士成了孤家寡人。

中國的能源安全要在全球大安全體系下構筑。我們既要保證能源安全,也要用中國的巨大能源市場構筑我們的地緣安全屏障,團結更多的國家。中國的能源安全必須堅持這樣一個境界,包括未來與美國的貿易再平衡,如果雙方能夠達成協議,中國也需要進口美國的天然氣。天然氣與石油、煤炭不一樣,對上中下游有很強的依賴性,無論是陸上的管道、還是海上的LNG,上中下游都是通過長期協議鎖定的,需要從上游氣田,中游儲運,到下游市場同步建設,一個項目投資少則幾百億,多則上千億,會大大加強彼此的利益關聯。不管是資源還是市場,鏈條一旦斷裂上下游將很難找到替代。所以,天然氣交易會有助于形成利益共同體。目前,北約與俄羅斯的矛盾日益激化,而德國卻積極主張與俄羅斯緩和,其天然氣利益是主要因素。解決天然氣的安全問題,一方面要通過深化油氣改革加強國內自身的供應能力和儲備能力;另一方面要通過中國巨大的市場潛力全方位進口資源,通過利益紐帶與資源國形成更緊密的利益共同體。而這一切,反而需要我們增加天然氣的消費,擴大市場,把天然氣科學的用精用善。

發展調峰還是熱電聯產?

在這個問題上,江億院士認為:“從整個電源結構上講,我國是希望有氣電廠的,但希望的是天然氣調峰電廠,而非天然氣熱電聯產”。隨著風電光伏這些不穩定不確定的可再生能源占比不斷增加,需要電網要有更強的調峰能力。而目前的天然氣熱電聯產項目不具備這種調峰能力,不利于電網接納更多的可再生能源。實事求是地說,江億院士提出的問題,從一個側面提醒了中國的天然氣熱電聯產行業,不僅要考慮供熱的問題,也需要考慮電力市場的需求的變化。

我們為什么要發展熱電聯產?

中國改革開放之初,能源瓶頸嚴重制約經濟發展。著名的工程熱物理學家吳仲華先生,1980年為中共中央書記處做過一個非常著名的報告《中國的能源問題及其依靠科學技術解決的途經》,他在報告中深入淺出地用熱力學第二定律的基本原理,提出解決中國能源問題的關鍵在于提高能源利用效率。他為此給出了著名的十六字方針:“分配得當,各得其所,溫度對口,梯級利用”。供熱信息網了解到在中國的能源消費結構中電力是最大的需求,其次就是熱力,我們工業生產制造中,化工、機械加工、紡織、食品、汽車制造等等都需要大量的工業蒸汽。
此外,北方居民的采暖也需求大量的蒸汽或熱水進行熱力供應。要想提升能源的綜合利用效率,就必須根據用戶不同的需求,合理配置資源,根據他們對熱能品質的需求,溫度對口梯級利用能源。也就是說,先將高品質的能源用于發電,再將發電后的乏蒸汽用于供給工業蒸汽,將電廠的余熱供應采暖和生活熱水,將能量盡可能榨光用盡。當年也是根據吳仲華先生的建議,中國在那一階段大量建設熱電廠,用非常低的能耗支持了經濟的快速增長。

燃氣熱電如果進行必要的適用性設計是最好的調峰電源。

目前,中國的天然氣聯合循環熱電聯產幾乎沒有哪個項目考慮應該同時具備電力、熱力和燃氣調峰能力,隨著電力市場化和天然氣管網獨立的改革進程,燃氣熱電機組都應該具有電力、熱力和天然氣的調峰響應能力。中國的燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產機組幾乎都沒有采用補燃鍋爐,而在美歐是一個比較普遍的技術。采用這個技術的目的就是要解決燃機對電力系統的調節,鍋爐對熱力系統的調節,同時還可以應對燃氣系統的調節響應。
發展純調峰電廠無論能效、還是經濟性,以及對電網的響應速度都不如熱電聯產機組兼顧調峰能力更有效。如果是純調峰電廠每天需要啟停,一臺GE9FA燃氣蒸汽聯合循環機組從冷態到滿負荷需要1個小時,而啟動過程的能耗非常大,而熱態機組從50%的負荷到滿負荷僅需不到10分鐘。燃機頻繁啟停,還損失了機組壽命和增加維護修理成本。熱電機組因為供熱始終處于熱態,如果兼顧調峰增加的能耗比調峰機組要少得多,所增能耗全部可以被余熱鍋爐和熱力系統利用。如果采用補燃鍋爐技術可以在供熱量不變,甚至供熱調節的狀態下,為電網提供相當于機組容量50-70%實時無級調峰容量,響應速度更快,調節靈活性更大,更適合匹配可再生能源負荷變化。而在余熱鍋爐內補燃,因為燃燒的基礎溫度從環境溫度提高到500-600℃,燃燒效率大幅度提升,充分利用燃料的潛熱,如果按照低燃料熱值換算效率可達105%,與常規燃氣鍋爐比較是一種非常好的節能手段。

對余熱鍋爐補燃可用天然氣,也可用其他燃料,比如甲醇、乙醇、二甲醚等,什么便宜燒什么。在冬季天然氣供應緊張時用替代燃料,幫助天然氣管網調峰。倪維斗院士一直希望在中國大力發展煤基多聯產,以煤炭為原料生產化工產品,利用化工工藝反應產生的熱能發電,并將發電后的余熱用于供給工業蒸汽和采暖。煤基多聯產最主要的化工產品就是甲醇,而如果將易于儲存運輸和價格低廉、燃燒更清潔的甲醇作為余熱鍋爐補燃的燃料,就為這些產品增加了新的市場需求,并同時解決電力、熱力和天然氣三維度調峰的耦合矛盾。隨著電力和油氣改革的深入,燃機熱電廠都需要完善這些功能,才可能更好地適應市場化進程的需要。江億院士提出的問題,需要整個行業認真考慮,采用科學的技術手段來解決大家看到的問題。

天然氣需要科學合理利用

江億院士指出:“考慮到我國富煤、少氣的自然稟賦,天然氣熱電聯產的合理性大大降低。”對此,本文已經列舉了我國天然氣資源稟賦的情況,而且天然氣合理利用有其規律,我們需要統籌考慮,科學合理的利用好天然氣資源。

天然氣替代煤炭是必然規律

在文章中,江億院士認為:“煤炭利用的最好的法子就是發電。煤電是適用于電力基礎負荷、熱電聯產的,這是煤炭最善于干的事兒。”付林教授補充說:“用氣發電就意味著替代用煤發電,也就相當于天然氣替代煤炭—氣代煤”“那么把煤炭放哪兒、用作何用?”就煤炭的利用而言,江院士說的非常對,就煤炭轉換能源而言,發電是最好的利用方式,但是煤炭并非僅僅用于能源轉換。

煤炭最佳的利用方式是煤基多聯產。這是倪維斗院士一直積極主張的利用方式,他認為:煤基多聯產符合中國國情,新型煤化工大有可為。所謂煤基多聯產,就是化工發電共軌生產,多聯產系統以煤氣化技術為核心,通過化工合成與動力生產過程的集成耦合,實現了煤炭物質和能量的梯級轉化與利用。也就是先對煤炭氣化,在氣化過程中回收煤炭中的各種有用的物質生產化工產品,
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